Cercetătorii Tohoku dezvoltă un catod dezordonat de oxid de sare de rocă pentru bateriile reîncărcabile cu magneziu

Cercetătorii de la Universitatea Tohoku au dezvoltat un nou material catod de oxid de rocă pentru bateriile reîncărcabile cu magneziu (RMB) care permite încărcarea și descărcarea eficientă chiar și la temperaturi scăzute. O lucrare cu acces deschis care detaliază descoperirile este publicată în Journal of Materials Chemistry A.

Studiul prezintă o îmbunătățire considerabilă a difuziei magneziului (Mg) într-o structură de sare de rocă, un progres critic, deoarece densitatea atomilor în această configurație a împiedicat anterior migrarea Mg. Prin introducerea unui amestec strategic de șapte elemente metalice diferite, echipa de cercetare a creat o structură cristalină abundentă în locuri libere de cationi stabile, facilitând inserția și extracția Mg mai ușoară.

Schema bateriei și materialul actual al catodului. Prezentul material conține multe elemente metalice sub formă de cationi datorită efectului entropiei configuraționale ridicate. © Universitatea Tohoku

Aceasta reprezintă prima utilizare a oxidului de sare gemă ca material catod pentru RMB-uri. Strategia de entropie ridicată folosită de cercetători a permis defectelor de cationi să activeze catodul de oxid de sare gemă.

Dezvoltarea abordează, de asemenea, o limitare cheie a RMB-urilor: dificultatea transportului Mg în materiale solide. Până acum, temperaturile ridicate erau necesare pentru a îmbunătăți mobilitatea Mg în materialele catodice convenționale, cum ar fi cele cu o structură spinel. Cu toate acestea, materialul dezvăluit de cercetătorii Universității Tohoku funcționează eficient la doar 90 °C, demonstrând o reducere semnificativă a temperaturii de funcționare necesare.

Litiul este rar și distribuit inegal, în timp ce magneziul este disponibil din abundență, oferind o alternativă mai durabilă și mai rentabilă pentru bateriile litiu-ion. Bateriile cu magneziu, cu materialul catodic nou dezvoltat, sunt gata să joace un rol esențial în diverse aplicații, inclusiv stocarea în rețea, vehiculele electrice și dispozitivele electronice portabile, contribuind la trecerea globală către energie regenerabilă și reducerea amprentei de carbon.

—Tomoya Kawaguchi, autor principal